《转》栈区和堆区分别

一、预备知识—程序的内存分配
一个由c/c++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

是个线程独有的，保存其运行状态和局部自动变量的。栈在线程开始的时候初始化，每个线程的栈互相独立，因此
，栈是　thread safe的。每个Ｃ　＋＋对象的数据成员也存在在栈中，每个函数都有自己的栈，栈被用来在函数
之间传递参数。操作系统在切换线程的时候会自动的切换栈，就是切换　ＳＳ／ＥＳＰ寄存器。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配
和释放。


2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由os回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。

是大家共有的空间，分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间，局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程
初始化的时候分配，运行过程中也可以向系统要额外的堆，但是记得用完了要还给操作系统，要不然就是内存泄漏。堆里面一般
放的是静态数据，比如　Ｓｔａｔｉｃ的数据和字符串常量什么的，资源加载后一般也放在堆里面。一个进程的所有线程共有这些堆
，所以对堆的操作要虑同步和互斥的问题。程序里面编译后的数据段都是堆的一部分。

3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放
4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。

二、例子程序

这是一个前辈写的，非常详细

//main.cpp

int a = 0 全局初始化区

char p1 全局未初始化区
main()
{
    //main.cpp

int a = 0 全局初始化区

char p1 全局未初始化区
main()
{
    int b 栈
    char s[] = " abc" 栈
    char p2 栈
    char p3 = " 123456" 123456在常量区，p3在栈上。
    static int c =0； 全局（静态）初始化区
    p1 = (char )malloc(10) 
    p2 = (char )malloc(20) 
    //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
   strcpy(p1 " 123456" ) //123456放在常量区，编译器可能会将它与   p3所指向的" 123456" 优化成一个地方。
}
}

 

二、堆和栈的理论知识
2.1申请方式
stack:

由系统自动分配。例如，声明在函数中一个局部变量 int b 系统自动在栈中为b开辟空间
heap:

需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数
如p1 = (char )malloc(10) 
在c++中用new运算符
如p2 = (char )new char[10] 
但是注意p1、p2本身是在栈中的。
2.2

申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，
会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

2.3申请大小的限制
栈：在windows下 栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在 windows下，栈的大小是2m（也有的说是1m，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

2.4申请效率的比较：
栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片 不过用起来最方便.
另外，在windows下，最好的方式是用virtualalloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活

2.5堆和栈中的存储内容
栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的c编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。
当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

2.6存取效率的比较
char s1[] = " aaaaaaaaaaaaaaa" 
char s2 = " bbbbbbbbbbbbbbbbb" 
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。
比如：
#include
void main()
{
char a = 1 
char c[] = " 1234567890" 
char p =" 1234567890" 
a = c[1] 
a = p[1] 
return 
}

对应的汇编代码
10: a = c[1] 
00401067 8a 4d f1 mov cl byte ptr [ebp-0fh]
0040106a 88 4d fc mov byte ptr [ebp-4] cl
11: a = p[1] 
0040106d 8b 55 ec mov edx dword ptr [ebp-14h]
00401070 8a 42 01 mov al byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 fc mov byte ptr [ebp-4] al
第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到edx中，在根据edx读取字符，显然慢了。

2.7小结：
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：
使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。

堆和栈的区别主要分：

操作系统方面的堆和栈，如上面说的那些，不多说了。
还有就是数据结构方面的堆和栈，这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是（满足堆性质的）优先队列的一种数据结构，第1个元素有最高的优先权；栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。
虽然堆栈，堆栈的说法是连起来叫，但是他们还是有很大区别的，连着叫只是由于历史的原因